Giải Vở Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: I – CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ TRONG ĐOẠN MẠCH MẮC NỐI TIẾP 1. Nhớ lại kiến thức lớp 7 Đoạn mạch gồm hai bóng đèn mắc nối tiếp : – Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm I = I1 = I2 – Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hai hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần U = U1 + U2 2. Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp C1. Điện trở R1, R2 và Ampe kế được mắc nối tiếp với nhau C2. Trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm. → I = IR1 = IR2 Ta có:  II – ĐIỆN TRỞ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP 1. Điện trở tương đương của một đoạn mạch gồm các điện trở là điện trở có thể thay thế cho đoạn mạch này, sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước. 2. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp C3 Chứng minh Rtđ = R1 + R2: Ta có: U = U1 + U2 = I1.R1 + I2.R2 = I.(R1 + R2) ( vì I = I1 = I2, tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp) Mà U = I.Rtd → I.(R1 + R2) = I.Rtđ Chia hai vế cho I ta được Rtd = R1 + R2 (đpcm). 3. Thí nghiệm kiểm tra – Khi hai điện trở mắc nối tiếp thì IAB= 0,5 A – Khi thay hai điện trở đó bằng một điện trở tương đương I’AB = 0,5 A So sánh: Cường độ dòng điện trong hai trường hợp là bằng nhau 4. Kết luận Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp có điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần Rtđ = R1 + R2 Chú ý: Các điện trở và bóng đèn dây tóc có thể được mắc nối tiếp với nhau khi chúng chịu được cùng một cường độ dòng điện không vượt quá một giá trị xác định. Gía trị xác định đó gọi là cường độ dòng điện định mức. Các dụng cụ dùng điện sẽ hoạt động bình thường khi chúng có cường dộ dòng điện chạy qua bằng cường độ dòng điện định mức. III – VẬN DỤNG C4 + Khi công tắc K mở, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua đèn. + Khi công tắc K đóng, cầu chì bị đứt, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chặy qua chúng. + Khi công tắc K đóng, dây tóc bóng đèn Đ1 bị đứt thì đèn Đ2 không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua nó. C5: + Đoạn mạch gồm R1 nối tiếp R2 có Rtđ = 20 + 20 = 40 Ω + Đoạn mạch gồm R1 nối tiếp R2 nối tiếp R3 có Rtđ = 20 + 20 + 20 = 60 Ω Chú ý : Khi có ba điện trở mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng các điện trở thành phần. Nếu có 3 điện trở bằng nhau mắc nối tiếp thì Rtđ = 3.R b) Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là Cách 1: Vì R1 và R2 ghép nối tiếp nên I1 = I2 = I = 0,2 A, UAB = U1 + U2 → U1 = I.R1 = 1V; U2 = I. R2 = 1V; → UAB = U1 + U2 = 1 + 2 = 3V Cách 2: Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Rtđ = R1 + R2 = 5 + 10 = 15 Ω Hiệu điện thế của đoạn mạch AB: UAB = I.Rtd = 0,2.15 = 3V a) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó là: I = U/R = 12/10 = 1,2 A b) Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị cường độ dòng điện đã tính được thì ampe kế phải có điều kiện sau: điện trở của ampe kế phải bằng 0 vì điện trở mắc nối tiếp với ampe kế. a) Số chỉ của ampe kế là: I = U/(Rtđ) = 12/(20 + 10) = 0,4 A Số chỉ của vôn kế là: U1 = I.R1 = 0,4.10 = 4V b) Chỉ với hai điện trở trên đây, hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp 3 lần Cách 1: Giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp nhưng tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần: U’AB = 3 UAB = 3.12 = 36 V
Cách 2: Giảm điện trở tương đương của toàn mạch đi 3 lần bằng cách chỉ mắc điện trở R1 = 10 Ω ở trong mạch, giữ hiệu điện thế như ban đầu. Khi đó R’tđ = R1 = 10 Ω → a) Số chỉ của ampe kế là: b) Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là: UAB = IRtđ = I(R1 + R2) = 0,2.20 = 4V Muốn dòng điện chạy qua đoạn mạch có cường độ bằng 0,4A, có thể mắc ba điện trở này vào mạch theo những cách sau: Cách 1 (hình 4.2a): chỉ mắc điện trở R = 30 Ω trong đoạn mạch Cách 2 (hình 4.2b): mắc hai điện trở R1 = 10 Ω và R2 = 20 Ω nối tiếp nhau trong đoạn mạch. Sơ đồ các cách mắc:
Chọn C Khi R1, R2 mắc nối tiếp thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ. Do đó đoạn mạch này chỉ chịu được cường độ dòng điện tối đa là: Imax = I2max = 1,5 A. Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R = R1 + R2 = 20 + 40 = 60 Ω Vậy hiệu điện thế tôi đa là: Umax = Imax . R = 1,5.60 = 90 V. a. Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 + 15 = 30 Ω b. Ta có: I = U:R = 12:30 = 0,4 A Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở: U1 = IR1 = 0,4 .5 = 2 V U = IR2 = 0,4 .10 = 4 V U3 = IR3 = 0,4 . 15 = 6 V II – BÀI TẬP BỔ SUNG Tóm tắt : R1 = 10 Ω; R2 = 15Ω; R3 = 5 Ω U = 12V, I = 0,8 A Có bao nhiêu cách mắc? vẽ sơ đồ Lời giải: Rtđ = U : I = 12 : 0,8 = 15 Ω Các cách mắc như sau: Cách 1: mắc một mình điện trở R2 vào đoạn mạch. Cách 2: mắc điện trở R1 = 10 Ω nối tiếp R3 = 5Ω vào đoạn mạch Vẽ sơ đồ các cách mắc vào hình 4.3. II – BÀI TẬP BỔ SUNG Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp, nếu hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở tương ứng là U1 và U2 thì các hiệu điện thế này tỉ lệ thuận với điện trở R1, R2
Với lời giải sách bài tập Vật Lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp chi tiết sẽ giúp bạn làm bài tập trong SBT Vật Lí 9 một cách dễ dàng.
|
